[發明專利]一種測量材料層厚度的方法以及一種相關的電鍍方法和測量裝置

有效

• 申請號: 201480038345.4
• 申請日: 2014-06-03
• 公開（公告）號: CN105358936B
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: J·一那爾德-沙爾萬;G·布魯諾
• 申請（專利權）人: 艾諾瓦感應公司
• 主分類號: G01B21/08
• 分類號: G01B21/08;G01B11/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 姜利芳;楊曉光

本發明涉及一種借助于光源(121)測量層(2)的厚度(d)的方法，該光源利用光束(121A)照射該層，該光源由具有調制頻率f_m的正弦控制信號(11)來控制，這樣該光束呈現出在所述調制頻率上被正弦調制的光功率(21)，所述測量方法包括：利用檢測器設備(130)確定該光功率和該控制信號之間的校正相移利用該光束對該層進行加熱；利用該檢測器設備檢測該層所輻射的熱通量(131A)的正弦分量(31)；計算該輻射的熱通量的正弦分量與該光束的光功率之間的相移同時考慮該校正相移；并且根據所述相移確定所述材料層的厚度。

技術領域

本發明總體上涉及計量學領域。

更具體地，本發明涉及一種利用發射器設備發射光束以便加熱材料層這種方式來測量所述材料層的厚度的方法。

本發明發現電鍍金屬基底的方法中的一個特別有利的應用，該方法用于確定沉積在金屬基底上的鋅層的厚度。

本發明還提供用于確定材料層的厚度的測量裝置。

背景技術

文獻EP 0233120和US 2002/031164披露了利用光束發射器設備測量材料層的厚度的方法，該光束發射器發射光束以便加熱所述材料層。

上述這兩個文獻中描述的測量方法提出了僅能夠以相對的方式來確定材料層的厚度的缺點。

利用那種類型的方法，必須依靠具有已知厚度的層的參考樣本以便測量任何樣本上材料層的厚度。

除了精度普遍較低以外，這些方法常常執行復雜。

其他方法能夠對材料層的厚度以絕對的方式進行測量，在這個意義上它們不需要任何參考樣本。

因此，文獻“進行光譜和材料性能的空間映射的光熱輻射技術(Photothermalradiometry for spatial mapping of spectral and materials properties”(Nordal和Kandstad，Scanned Image Microscopy，Academic Press，倫敦，1980年)披露了用于測量材料層的厚度的光熱輻射技術。

這些光熱輻射技術是基于利用紅外檢測器來測量材料層的表面溫度中的變化，通過強光源(例如激光源)發射的強激光束在一個加熱點上對材料層進行局部加熱，該紅外檢測器測量材料層所輻射的熱通量。

由材料層所輻射的熱通量通常強度低且有非常多的噪聲，因此測量的信噪比不佳。

使用同步檢測方法也是眾所周知的，在該方法中使用具有光功率的光束，在已知的調制頻率上對該光功率進行正弦調制。

對光束的光功率進行調制使得該光源發射的光束所加熱的材料層的溫度也被調制。

由于材料層的表面上的溫度變化，那么光熱檢測器傳送的測量信號還呈現振蕩現象，該信號代表局部加熱點的材料層所輻射的熱通量。

在一種同步檢測方法中，還使用鎖相放大器(或“鎖定放大器”)進行模擬濾波。

該放大器接受作為輸入的未濾波的信號，該信號是光熱檢測器傳送的所述測量信號乘以代表光束的已調制光功率的“光”信號的積，并且在它的輸出上它傳送一個信號，該信號代表光束的調制頻率上的測量信號的正弦分量與光信號之間的相移。例如，在文獻US4513384中使用了這種放大器。